SMC简介
片状模塑料（sheet molding Compound），是一种干法制造不饱和聚脂玻璃钢制品的模塑料。 SMC模压片材的组成：中间芯材是由经树脂糊充分浸渍的短切纤维（或毡）组成，上下两面用薄膜覆盖。树脂糊里含有不饱和聚脂树脂、引发剂、化学增稠剂、低收缩添加剂、填料、脱模剂、着色剂等各种组份。其生产与成型过程大致如下：短切原纱毡或玻纤粗纤铺放于预先均匀涂敷了树脂的薄膜上，然后在其上覆盖另一层涂敷了树脂糊的薄膜，形成了一种“夹芯”结构。它通过浸渍区时树脂糊与玻璃纤维（或毡）充分揉捏，然后集成收卷，进行必要的熟化处理。
SMC具有良好的机械性能与简易加工性，使其成为众所瞩目的材料。SMC成型一般只需3~6min，具有节省人力与能源，便于大量生产，提高产品质量等优点。在与各种材料进行对比中，SMC不仅优于钢铁、铝等传统金属材料，而且可与一般热塑性塑料及其它增强材料一争高低。
（1）与金属材料相比，SMC具有优越的电气性能，耐腐蚀性能、质轻以及工程设计容易、灵活等特点；
（2）与增强热塑性塑料相比，SMC的成型周期短，成型设备投资低，SMC制品不易变形，机械性能与热变形温度较高，耐化学药品性优，且价格较低；
（3）与一般热塑性塑料相比，SMC的物理性能是后者不可比拟的。
SMC特点
1、质轻高强：可实现轻量化目标，且具有良好的抗冲吸能性；
2、产品设计自由度大：实现产品的流线型设计，通过后粘接技术实现中空结构的成型，减轻产品重量；
3、材料流动性好，可实现复杂结构的成型：筋、台结构的一次成型，预埋件的
成型，抽芯结构的实现；
4、可实现轿车级表面质量水平，可实现SMC部件之间或SMC部件和金属件之间的粘接，可实现随车身进行高温烤漆，线胀系数非常低。
5、低的热导率和良好耐腐性：隔热－隔音－减震－耐腐蚀
SMC的基本组成
1、树脂
不饱和聚酯树脂（UP）是SMC的最基本配方材料。它通常由不饱和二元羧酸（或酸酐）、饱和二元羧酸（或酸酐）与多元醇缩聚而成，并在缩聚结束后加入一定量的乙烯基体（如苯乙烯）配成粘稠状液态树脂。根据其化学结构上的差异通常可分为通用型（邻苯型）、间苯型、双酚A型三大类。最常用的是通用型和间苯型（较贵，具有良好的机械性能）不饱和聚酯树脂。
SMC专用树脂提出如下要求：
①低粘度，有利于玻纤的浸渍；
②增稠快，以满足增稠的要求；
③活性高，能快速固化，以提高生产效率；
④热性能好，保证制品的热强度；
⑤耐水性好，以提高制品的防潮性；
⑥在加入引发剂后的几个月存放期内，必须稳定，而在高温下能快速固化，以确保短的模塑周期。
2、引发剂
在SMC树脂糊系统中，不饱和聚酯树脂需加入引发剂，活化树脂与交联单体（如苯乙烯）中的双键发生共聚反应，从而使SMC在模腔内固化成型。对引发剂的基本要求：贮存稳定性好，反应速度高，操作方便且安全。
引发剂的种类及其使用浓度的选择，主要取决于制品性能的要求和成型温度，以及SMC生产工艺过程，贮存稳定性要求等。具体地说，应考虑到以下因素：①适用期；②树脂混合物在模具内的流动性；③反应性；④制品的外观与光泽；
⑤单体残留量；⑥制品的物理机械性能。常用于SMC的引发剂以过氧化物为主。（引发剂浓度越高，制品固化越快，制品表面质量越好）随着引发剂浓度和成型温度的提高，制品固化时间缩短。当固化温度足够高，时间足够长，制品的最终固化与引发剂浓度（0.2%~1.0%）无关。但是，引发剂浓度越高，制品固化越快，表面质量越好。制品的表面质量正比于固化时所达到的放热峰值。模具温度与放热峰值间温差越大，制品表面质量越好。而峰值大小与引发剂类型和用量有关。
3、填料
（1）碳酸钙（CaCO3）它是一种最基本的填料，其吸油值很低，在配方中易加入。对促进SMC成型过程及提高制品表面质量最为有效，它具有良好遮盖特性，制品表面着色性好，纤维显露少。其来源丰富，价格低廉。但是，碳酸钙填料在模压过程中有优先流动倾向。
（2）水合氧化铝它是SMC常用阻燃型填料，亦可改善制品的耐水性和电绝缘性。
（3）高岭土也是一种理想的填料，在模压过程中其优先流动倾向弱，它不仅有足够的阻力使增强材料相互交合，且能充满模腔内狭小死角等部位。流动性是它的主要特点。但其制品的模后收缩率稍大，着色纯度稍差。另外吸油值高，填料加入量低。
（4）滑石粉流动性良好，能提高制品耐水性，制品易于机械加工，但其吸油值高，加入量低。
4、低收缩添加剂控制收缩率是SMC发展过程中的一项重要课题。目前通用的方法是在不饱和聚酯树脂中加入一定量的热塑性聚合物来实现。SMC常用的热塑性添加剂有如下几种：PE粉、PS及其共聚物、PVC及其共聚物、乙酸纤维素和丁酸纤维素、热塑性聚酯、PVAC、PMMA等。根据其作用机理的不同，大致可分为二类：一类是与不饱和聚酯树脂不相溶的添加剂，如PE和PVC，其加入量为树脂的5~10%；另一类是在树脂固化前彼此相溶，而固化后添加剂又以小颗粒球状从树脂析出形成第二相，如PVAC、PS等。由于热塑性塑料在树脂中分散性差，一般要求先将其溶于苯乙烯中。由于苯乙烯会引起SMC表面发粘，因而限制了添加剂的加入量，为此，国外已开发出羧基化热塑性添加剂，其自身参与增稠反应，很好地解决了上述问题。（PS和HDPE粉是用于SMC低收缩体系的主要添加剂，其收缩效果通常为0.1~0.3%，它们不能获得精密控制的尺寸公差，因而不能用于低轮廓体系，但其着色接受性好，能在几乎所有颜料体系中获得良好的着色深度。PVAC、PMMA常用于生产收缩率相当低的制品，在某些场合可实现零收缩，其收缩效果为0~0.05%，加入量为树脂的10~20%，但其着色接受性差，不适于着色体系）。
5、化学增稠剂
在SMC生产中增稠剂是必需的，通过增稠作用使SMC从利于玻纤浸渍的低粘度转化为不粘手的高粘度。在浸渍阶段，树脂增稠要足够缓慢，保证玻纤的良好浸渍；浸渍后后树脂浸渍要足够快，使SMC尽快进入模压阶段和尽量减少存货量；当SMC粘度达到可成型和模压粘度后，增稠过程要立即停止，稳定，以获得尽可能长的贮存寿命。
常用的增稠体系包括3类：
①Ca、Mg的氧化物和氢氧化物系统；
②MgO和环状酸，酐的组合系统；
③LiCl和MgO的组合系统。
以第一类的应用最为普遍，也最为重要，它们主要尖型有CaO/Ca(OH)2、
CaO/Mg(OH)2、MgO、Mg(OH)2等。在CaO/Ca(OH)2系统中，一般来说，Ca(OH)2决定系统的起始增稠特性，而CaO决定系统所能达到的最高粘度水平。CaO与MgO并用时也能加快增稠。MgO是应用最广泛且最具代表性的化学增稠剂，其特点是增稠速度快。其增稠特性与活性有关。随着MgO加入量增加，增稠也越迅速。Mg(OH)2与MgO相比，其前期增稠速度缓慢，更利于浸渍作业，而最终粘度两者相当，但Mg(OH)2的用量较多，其制品效果更好。
6、内脱模剂对于SMC，粘模是一个严重的问题，因些须在配方中加入内脱模具剂。它们通常为长链脂肪酸及其盐类，受热熔化并作为第二相流到模具表面，从而阻止了不饱和聚酯树脂与金属模具表面发生亲合作用。所选用脱模剂的熔点低于固化温度，以保证其在树脂固化前已熔化。其加入量一般为
0.5%~2.0%。脱模剂是引起增稠行为变化的重要因素。硬脂酸金属盐引起的粘度变化直接与颗粒尺寸与形状有关。当以MgO或Mg(OH)2作增稠剂时，发现加Znst 的粘度比加Cast的低，当用Ca(OH)2作增稠剂时，增稠行为则相反。研究表明，Znst的灰分含量能改变增稠速度，因此，必须对脱模剂的颗粒尺寸和灰分含量进行精确控制，以保证生产稳定性。
7、着色剂 SMC的着色分为内着色与外着色两种。内着色通过在树脂糊配方中加入着色剂，外着色则通过对成型制品进行表面涂装而实现，后着属于二次加工范畴。 SMC常用的着色剂为无机和有机颜料，一般加入量为树脂的0.5~5%。8、增强材料对SMC专用玻纤的一般要求是：切割性好，浸润性佳，流动性好，制品强度高，外观良好等。其常用类型不外乎短切原纱毡和无捻粗纱两种。无
捻粗纱是用多股原纱平行卷绕制成的圆筒状纱团，它是SMC主要使用的增强材料。一般来说，硬质粗纱的成型流动性好，软质粗纱成型流动阻力大，易开纤，但不易产生纤维显露。在SMC中，无捻粗纱切割长度可以是6、12、25、50mm，但以25 mm居多。增加纤维长度可改进模压效率，提高制品强度，但纤维长度增加到一定程度，便还会有更大的收益。SMC一般适用的玻纤含量为
20~40%，玻纤含量高低取决于对制品强度要求。但玻纤含量过高或过低都会增加制片工艺的困难，玻纤含量过高还会造成成型困难。
9、其他助剂 SMC的贮存期有限是一大缺点，因为它会由于苯乙烯单体的损失产生流动性变差，或由于引发剂慢速分解引起树脂的聚合。在SMC配方中加入自由基捕捉剂（阻聚剂），则可以调节其贮存期，在一定时期内阻止聚合反应的发生。也可以加入链转移剂（缓聚剂），降低放热峰温度来减缓聚合反应的速度。SMC模压成型工艺过程
SMC模压成型工艺过程，主要有以下几个工序
1.压制前准备
（1）SMC的质量检查
SMC片材的质量对成型工艺过程及制品质量有很大的影响。因此，压制前必须了解料的质量，如树脂糊配方、树脂糊的增稠曲线、玻纤含量、玻纤浸润剂类型、单重、薄膜剥离性，硬度及质量均匀性等。
（2）剪裁
按制品的结构形状，加料位置，流程决定片材剪裁的形状与尺寸，制作样板裁料。剪裁的形状多为方形或圆形，尺寸多按制品表面投影面积的40%-80%。为防止外界杂质的污染，上下薄膜在装料前才揭去。
（3）设备的准备
①熟悉压机的各项操作参数，尤其要调整好工作压力和压机运行速度及台面平行度等。
②模具安装一定要水平，并确保安装位置在压机台面的中心，压制前要先彻底清理模具，并涂脱模剂。加料前要用干净纱布将脱模剂擦均，以免影响制品外观质量。对于新模具，用前必须去油。
2、加料
（1）加料量的确定
每个制品的加料量在首次压制时可按下式计算：加料量=制品体积×1.8 （2）加料面积的确定
加料面积的大小，直接影响到制品的密度程度料的流动距离和制品表面质量.它与SMC的流动与固化特性、制品性能要求、模具结构等有关。一般加料面积为40%-80%。过小会因流程过长而导致玻纤取向，降低强度，增加波纹度，甚至不能充满模腔；过大，不利于排气，易产生制品内裂纹。
（3）加料位置与方式
加料位置与方式直接影响到制品的外观，强度与方向性。通常情况下，料的加料位置应在模腔的中部。对于非对称复杂制品，加料位置必须确保成型时料流同时达到模具成型内腔各端部。加料方式必须有利于排气。多层片材叠合时，最好将料块按上小下大呈宝塔形叠置。另外，料块尽量不要分开加，否则会产生空气裹集和熔接区，导致制品强度下降。
（4）其他
在加料前，为增加片材的流动性，可采用100℃或120℃下预热操作。这一点对成型深拉形制品尤其有利。 3、成型
当料块进入模腔后，压机快速下行。当上、下模吻合时，缓慢施加所需成型压
力，经过一定的固化制度后，制品成型结束。成型过程中，要合理地选定各种成型工艺参数及压机操作条件。
（1）成型温度
成型温度的高低，取决于树脂糊的固化体系，制品厚度，生产效率和制品结构的复杂程度。成型温度必须保证固化体系引发、交联反应的顺利进行，并实现完全的固化。
一般来说，厚度大的制品所选择的成型温度应比薄壁制品低，这样可防止过高温度在厚制品内部产生过度的热积聚。如制品厚度为25-32mm，其成型温度为135-145℃。而更薄制品可在171℃下成型。
成型温度的提高，可缩短相应的固化时间；反之，当成型温度降低时，则需延长相应的固化时间。成型温度应在最高固化速度和最佳成型条件之间权衡选定。一般认为，SMC成型温度在120-155℃之间。
（2）成型压力
SMC成型压力随制品结构、形状、尺寸及SMC增稠程度而异。形状简单的制品仅需25-30Mpa的成型压力；形状复杂的制品，成型压力可达140-210Mpa。SMC增稠程度越高，所需成型压力也越大。
成型压力的大小与模具结构也有关系。垂直分型结构模具所需的成型压力低于水平分型结构模具。配合间隙较小的模具比间隙较大的模具需较高压力。
外观性能和平滑度要求高的制品，在成型时需较高的成型压力。总之，成型压力的确定应考虑多方面因素。一般来说，SMC成型压力在3-7Mpa之间。
（3）固化时间 SMC在成型温度下的固化时间（也叫保温时间）与它的性质及固化体系、成型温度、制品厚度和颜色等因素有关。
固化时间一般按40s/mm计算。对3mm以上厚制品，有人认为每增加4mm，固化
时间增加1min。
4、压机操作
由于SMC是一种快速固化系统，因此压机的快速闭合十分重要。如果加料后，压机闭合过缓，那么易在制品表面出现预固化补斑，或产生缺料、或尺寸过大。在实现快速闭合的同时，在压机行程终点应细心调节模具闭合速度，减缓闭合过程，利于排气。
某种SMC典型成型周期如下:压机开启7s制品取出10s加料20s模具闭合10s 固化周期73s,共计120s。
SMC模压常见缺陷、原因及解决方法
不良现
象
可能原因解决方法
模边未填满摆料重量过低
·增加装料重量，直到材料填满模边为止
·Check成型的比重
模温过高，SMC熟料在模子填
满前固化
·降低模温
合模时间过长，SMC熟料在模
子填满前硬化
·缩短合模时间
熟料的Gel time太短·改变硬化系统，拉长Gel time
模压过低·增加模压
摆料面积过小·加大熟料面积
摆料方式不佳或因使用贮存
过期熟料造成流动不足
·改善摆料的方式，并使用未过期的熟料
模边少数部分未填满熟料重量过低·增加熟料重量直到材料填满模边
合模前熟料散溢·熟料摆放位置要更注意或熟料放少些
剪切边间隙太大，使熟料发
生散溢现象
·用焊接或镀铬方法减少剪切边间隙
模边已填满但有凹凸点发生熟料重量过低·增加熟料重量
空气无法由模具间逸出
·重新安排摆料方式，避免空气捕捉之缺点。或是熟料在流动时，
可将成形品内之空气驱除
加强肋或凸栓部分有空气存
在至模压时气体无法逸出
·适当处钻引机，使空气排出，若情况不严重，增加压力，可能
有帮助
起泡
硬化后SMC熟料中及熟料层间存在·事先压缩去除熟料及熟料间的空气
的表面呈现半圆状凸起的空气或气体·减少摆料面积或改变摆料方式使空气易于逸出
熟料流动性能差，使摆料中
央区内之空气无法逸了同
·改良熟料的配方，使其流动较佳
·在流动中心增加摆料
剪切边放大·用焊接或镀铭方法减少剪切间隙
模温太高，使得苯乙烯单体
蒸气挥发
·降低模温
硬化时间太短，熟料硬化不
完全，造成单体蒸发挥发
·增加模压时间或模温
合模速度太快·降低合模速度
熟料熟或粘度太低，层间的
空气无法逸出
·增加熟成时间或配方中增加粘剂浓度
使用不当的玻璃纤维造成含
浸不佳
·降低SMC膏状物粘度
·增大SMC机器的压合作用（Compaction）
·改换含浸较佳之纤维
厚肉部份硬化表面上呈圆形凸起在厚内处产生内压力造成层
间之剥离
·减少摆料面积使各层玻璃纤维吻合性较佳
·降低模温
在流动距离大之处，单方向
强度减少（玻璃纤维定向作
用）
·用增加摆料面积缩短流动距离
表面多孔性摆料面积太大，流动距离太
短，空气无法逸出
·减少摆料面积或加小面积摆料于较大面积摆料之上熟料中玻璃纤维合浸不佳
·降低初期膏状物的粘度
·增大SMC机器的压合力量
·改变合浸较佳的纤维
模压时先胶化的区域
·降低模温
·配方中多加些抑制剂
SMC熟料熟成粘度太低
·增长贮存时间或贮存在较高处以增加其熟成
·配方中增加增粘剂量
模压太低·增加模压
熟料配方中硬酯酸锌用量过
高
·降低配方中之硬酯酸锌用量
SMC摆料干掉（笨乙烯单体挥
发掉）
·SMC熟料经可防止笨乙烯单体挥发的塑料膜包装
·在模压前不要准备太多的熟料
灼烧
模压件未完全填满之处有暗棕色或黑烟表面空气/苯乙烯混合气体存在
于未填满部分，被压缩后引
起混合气体着火烧焦成形。
品。
·选用无包覆空气，流动时可驱走空气之熟料成形品的形状不适当
合模速度太快·降低和模速度
摆料方式不当·
离型不良，脱模不良
成型品模温过低·增高模温
难以取出，在若干处材料粘接在模具上表面有胞孔或疤痕硬化周期太短·增长硬化时间
苯乙烯体挥发造成部分硬化
不完全
·直至使用时保持SMC熟料密封于薄膜中
内脱模剂太少·配方中增加内脱模剂量
新磨具或长时间未使用致使
磨具不能开
·在最初数次模压时，涂用外部脱模剂
模具表面不良·改善模具面
摆料面积太大，流动距离太
小，致使空气无法逸出而包
覆的空气延缓硬化反应
·减少摆料面积且在较大摆料上面增放小摆料
不正确的顶出系统·检查水平顶出动作，在加强肋区域或增加顶出机构以防止卡住膜具有倒角
SMC的收缩性能·使用不同收缩等级的熟料
裂痕（Crack)
硬化收缩压力造成熟料粘度过低，流动时树脂
与玻璃纤维分离
·增设熟料熟成粘度
在内厚加强肋，凸硬化周期
太短，凸栓处，因强烈收缩
产生内压而造成叠层间开裂
·减少摆料面积式玻璃纤维较吻合
·降低模温
内厚处因硬化产生温度放热
巅峰
·重新设计以减少内厚部分
因机器原因造的破裂部分的粘着，造成离型不良
开模太快·降低开模速度
顶出梢的重作不当·调节顶出板及顶出系统顶出梢数目不足，通常位于
内薄区
·在破裂处加顶出机构部分不完全硬化，由于太弱
不易顶出而损坏。
·增加模温
变形（Warpage)
成型品轻微翘曲由于硬化及冷却时流动及收
缩不均匀而翘曲
·配方使用低收缩或不收缩的树脂
·调整磨具的温度差
·检查顶出系统的正确动作
成型品严重翘曲·凹印由于熟料过度的流动造成玻
璃纤维的定向作用
·增加摆料面积以缩短流动距离或使用低收缩、不收缩的树脂模压时不均匀的收缩
·使用低收缩或吧收缩的树脂
·增加压力，缩短切断纤维的长度，改变模具设计，更改摆料位
置，减少剪切边间隙
成形品德厚度和加强肋深宽
间的比例不适当
·调整至适当的比例
波形表面
成型品的形状吧适当或复杂在大多数情况下不能完全
设计，妨碍均匀流动·增大模压
·改变模具设计
·改变摆料位置
摆料重量太低（摆料不足填
满模子，合模时不能产生正
压熟料以乱流流动
·增加摆料·小心摆放熟料，并降低合模速度成型品收缩太大·使用低收缩或不收缩熟料
光泽不良，光泽不均匀
材料收缩率太大（光泽不均匀）
苯乙烯单体量过量·改变配方，使苯乙烯量适中低收缩剂量过多·改变配方中低收缩剂量适中
成形摆料重量不足，使得熟料不
能受到充分的压力。
·增加摆料的重量
成型压力不良·调整压力至最适当的模压硬化不良
·增高模温，加长硬化时间模温太低，硬化时间太短
模具模具表面镀铬太薄镀铬厚谊在20um-30um 模温温差太大·控制模温温差在0±2℃模具表面镜面不良
颜色不均匀
最主要原因得是颜料分离颜料的比重太小·改用无机颜料之色料
成形前颜料即分离
·增高SMC熟料之熟成粘度
·加速SMC初期的曾粘
成形流动时颜料分离
·增高SMC熟料之熟成粘度
·加快合模速度